新能源汽车构造 课件 1-2 认知混合动力汽车构造

《新能源汽车构造》任务二认知混合动力汽车构造能力模块一掌握新能源汽车基本构造和汽车新时代的领导者一起成长目录CONTENTS2混合动力汽车的结构组成1混合动力汽车的基本认知情境导入第一辆混合动力的车辆罗纳—保时捷(Lohner-Porsche)由斐迪南·保时捷在1899年制成，最先大批量生产的混合动力车则在1990年才出现，分别为丰田Prius和本田Insight，这两款车都可由电机直接推动车轮提供动力。新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车等。我们在路上经常可以见到混合动力汽车，你了解它的结构与特点吗？01混合动力汽车的基本认知混合动力汽车的基本认知（一）混合动力汽车的定义混合动力汽车(HybridVehicle)是指车辆装两个或两个以上动力源，如配置了蓄电池、燃料电池、太阳能电池、内燃机等发电机组提供的动力源。混合动力源电动车按照能量合成的的形式主要分为串联式(SHEV)和并联式(PHEV)两种。串联式由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成，它们之间以串联的方式组成串联式的动力单元系统，负荷小时，由电池驱动电动机带动车轮转动，负荷大时，则由发动机带动发电机发电驱动电动机。并联式装置的发动机和电动机以机械能叠加的方式驱动汽车，发动机与电动机分属两套系统,可以分别独立地向汽车传动系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动。在混合动力汽车上使用电机，可以按照整车的实际运行工况要求，灵活调控动力系统，让发动机始终保持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。混合动力汽车当中，比较典型的混合动力汽车有如图所示的比亚迪·唐。混合动力汽车的基本认知（一）混合动力汽车的定义采用小排量的发动机，降低了燃油消耗。可以使发动机经常工作在高效低排放区，提高了能量转换效率，降低了排放。将制动、下坡时的能量回收到蓄电池中，可以再次利用，降低了燃油消耗。在繁华市区，可关停发动机，由电动机单独驱动，实现“零”排放。电动机和发动机联合驱动，提高了车辆动力性，增强了驾驶乐趣。利用现有的加油设施，具有与传统燃油汽车相同的续驶里程。1.混合动力新能源汽车的主要特点如下：混合动力汽车的基本认知（二）混合动力汽车的特点使发动机机在最佳的工况区域稳定运行，避免或减少了发动机变工况下的不良运行，使发动机的尾气排放和油耗大大降低。在人口密集的商圈和居民区等地可用纯电动模式驱动车辆，实现“零”排放。可配备功率较小的发动机。因为车辆可通过电动机/发电机提供动力，并且可通过电动机/发电机回收汽车减速和制动时的能量，进一步降低了车辆的能耗和尾气排放。2.与传统汽车相比，混合动力新能源汽车的优点：混合动力汽车的基本认知（二）混合动力汽车的特点因为混合动力新能源汽车配备了两种动力系统，减少了动力蓄电池的数量和重量，因此可以减小汽车重量。车辆的续航里程和动力性，可达到传统汽车的水平。借助发动机的动力，可驱动附属设备(如空调、真空助力、转向助力等)，不用消耗动力蓄电池有限的电能，从而保证了驾驶和乘坐的舒适性。3.与纯电汽车相比，混合动力新能源汽车的优点：混合动力汽车的基本认知（二）混合动力汽车的特点02混合动力汽车的结构组成典型的混合动力新能源汽车的混合动力系统主要由发动机、变速器、电力控制单元(PCU)、车辆控制单元、电动机/发电机、动力蓄电池、高压电缆、冷却系统、制动系统和空调系统等组成。博士公司开发的混合动力系统的组成如上图所示。混合动力汽车的结构组成1—发动机2—变速器3—PCU4—车辆控制单元5—电动机-发电机6—动力蓄电池7—高压电缆8—冷却系统9—制动系统（一）发动机混合动力汽车的结构组成混合动力汽车可以采用四冲程发动机(包括汽油机和柴油机)、二冲程发动机(包括汽油机和柴油机)、转子发动机、燃气轮机和斯特林发动机等。丰田和本田的混合动力系统一般都是配备阿特金森循环发动机，如下图所示。2017丰田普锐斯发动机及动力总成2017本田雅阁发动机及动力总成（二）变速器/变速驱动桥混合动力汽车的结构组成混合动力新能源汽车的变速器/变速驱动桥主要有两种形式：一是在传统汽车变速器/变速驱动桥的基础上，即在发动机与变速器/变速驱动桥之间加入电机(电动机/发电机)，如图所示。混合动力汽车的结构组成在传统汽车变速器/变速驱动桥转矩输入端和发动机转矩输出端之间加入电机(电动机/发电机)，与传统车辆上变速器/变速驱动桥的区别不大，如图所示。（二）变速器/变速驱动桥（三）电力控制单元(PCU)混合动力汽车的结构组成电力控制单元(PCU)主要集成了电压变换器和逆变器，内部有冷却液管路。它主要用于升降电压、直流交流转换等。如图所示是丰田THS-II混合动力系统的电力控制单元(PCU)主体，主要由集成电路控制面板、双面散热的功率半导体元件、层叠型冷却器及电容器等构成。接收来自各传感器及ECU(蓄电池电压传感器、防滑控制ECU和动力转向ECU)的信息，并基于该信息，计算出所需转矩及输出功率。混合动力车辆控制ECU将计算结果发送到逆变器和防滑控制ECU。根据目标发动机转速和所需发动机原动力，来控制智能电子节气门控制系统。监视动力蓄电池的充电状态(SOC)。控制动力蓄电池的冷却风扇和DC/DC变换器的冷却风扇。控制DC/DC变换器。车辆控制单元负责混合动力系统的综合控制，主要包括发动机、电子控制无级变速器和高压蓄电池等。例如丰田THS-II混合动力系统中的车辆控制单元(HVECU)主要实现以下几个功能:（四）车辆控制单元(HVECU)混合动力汽车的结构组成（五）电机(电动机/发电机)混合动力汽车的结构组成当混合动力新能源汽车需要利用电力辅助行驶时，电机就充当电动机角色，将电能转化为机械能。电机驱动作为辅助动力，来降低燃料的消耗和实现“低污染”，或在纯电动驱动模式时实现“零污染”。当混合动力新能源汽车需要再生充电或作补充充电时，电机就充当发电机的角色，将机械转化为电能储存起来，或给其他电机补充供电。奥迪Q7e-tron中的电机（六）动力蓄电池混合动力汽车的结构组成混合动力新能源汽车具有两个蓄电池:一个是12V蓄电池，也称为辅助蓄电池，它主要是为车上常规的用电器提供电压；另一个是高电压蓄电池，也称为动力蓄电池)，它存储发电机所产生的电能，向电机供电，同时经过DC/DC降压变换器降压后向车辆12蓄电池和车身电器等供电。通用雪弗兰Volt车辆上的动力蓄电池（七）高压电缆混合动力汽车的结构组成高压电缆主要用于混合动力新能源汽车高压电路的连接，它的横截面积较大。高压电缆的颜色为橙色，如图所示。（八）冷却系统混合动力汽车的结构组成混合动力新能源汽车有动力蓄电池冷却系统和发动机冷却系统两个相互独立的冷却系统，起动发电机由发动机冷却系统进行冷却。比亚迪唐DM3混合动力冷却系统如图所示。（九）制动系统混合动力汽车的结构组成混合动力新能源汽车的制动系统除了执行制动控制外，还有就是能量再生制动回收。如图所示是奥迪Q5hybrid车型采用的电动液压组合制动器(EHCB)系统图。（十）空调系统混合动力汽